这种增强的连接性有效地将这些设备变成了外围物联网节点，但这需要更高的处理能力和更大的内存子系统。.
系统挑战：
大多数嵌入式系统都与其周围环境“连接”，这意味着它们提供某种形式的环境感知、机械驱动或人机交互功能。例如，智能恒温器连接到本地温湿度传感器网络，并配备一系列按钮或电容式传感器用于人机交互。当然，联网厨房电器的主要目标是了解您对食物温度的偏好，并将其转化为精确的加热量。这些主要基于“模拟”的系统正逐渐融入日益快节奏的云通信世界，这带来了一个独特的问题：系统是否能够适应模拟世界缓慢的输入速度，还是为了速度和整体功能的提升而牺牲模拟信号的保真度？为了深入探讨这个问题，我们将以一个普遍且简单的应用示例——物联网边缘传感器节点为例进行分析。
模拟子系统：
物联网边缘传感器节点需要模拟子系统来测量和监测环境条件，例如温度、湿度、运动等。模拟子系统包含一个微控制器 (MCU)，用于读取传感器数据、处理数据并通过网络传输数据。环境数据通常变化缓慢，因此大多数边缘节点不需要处理连续不间断的数据流。由于边缘节点通常使用同一块小型电池运行数年，因此它大部分时间都处于低功耗“睡眠”模式，仅定期唤醒以检测环境变化。在唤醒期间，节点收集数据并通过网络传输。然后，它再次进入睡眠状态，直到需要进行下一次测量。随着我们这个高度互联的世界中边缘节点数量和收集的数据量不断增加，能源效率和低功耗运行已成为延长模拟子系统电池寿命的关键设计考虑因素。
嵌入式系统分段：
为了提高嵌入式系统的效率，最好使用桥接器将系统划分为不同的“速度域”，将高速主处理器与模拟子系统连接起来。这种划分方式使得模拟子系统能够专注于处理低速切换任务，而超高速、高强度的处理任务则由高速主处理器负责，从而最大限度地发挥每种处理器的功能优势。随着互联设备日益增多，I3C® 作为下一代串行通信接口，支持高速芯片间通信。作为 I2C 的继任者，I3C 凭借其更快、更智能的接口和更强大的控制能力，更适合未来的应用。I3C 保持了与 I2C 设备的向下兼容性，这对于在现有硬件平台上推广 I3C 至关重要。此外，I2C 设备可以与运行频率为 12.5 MHz 的 I3C 控制器共存，从而能够将现有的 I2C 总线设计迁移到 I3C 规范。例如，支持 I3C 和传统通信接口（如 I2C、SPI 或 UART）的微控制器可以作为桥接设备。该桥接设备通过微控制器将高速处理器连接到传感器。微控制器测量传感器输入，计算结果，并高效地传输数据。这种配置既保持了 I3C 总线的完整性和速度，又实现了 I3C 控制器与 I2C/SPI 设备之间通过微控制器进行的通信。通过对嵌入式系统进行分区并充分利用 I3C，可以实现稳健且成功的系统设计。
PIC18-Q20
产品系列。这些 MCU 提供先进的串行通信接口，包括最多两个 I3C 外设，可高速连接到多条总线，从而增强灵活性。它们还内置了 UART、SPI、I2C 和 SMBus 等传统通信协议，可作为桥接器件无缝集成，并将 I2C/SPI 客户端设备与纯 I3C 总线隔离。这种配置既保持了 I3C 总线的速度，又允许 I3C 控制器通过微控制器与 I2C/SPI 设备通信。此外，PIC18-Q20 支持多电压域，因此可以轻松连接到具有不同工作电压的各种组件。这无需电平转换器，从而降低了物料成本并简化了系统设计。PIC18-Q20 MCU 还包含片上内核独立外设 (CIP)，这些外设无需持续与 CPU 交互即可运行，并可直接与其他外设通信。这些基于硬件的外设功耗极低，几乎无需编写代码，并且比软件实现相同功能占用更少的 RAM 和闪存。此外，单个 MCU 可以同时启用多种功能。设计人员可以使用 MPLAB® 代码配置器 (MCC)（一个用户友好的图形用户界面 (GUI) 环境）轻松自定义 CIP 组合（包括 I3C 外设），从而生成应用程序代码，而无需查阅数据手册。借助 CIP，工程师可以将每个系统任务拆分，从而简化功能管理，减少组件数量、代码大小、开发时间和功耗。
结论：
在我们瞬息万变的世界中，创新和技术进步对处理速度、连接速度和小型化提出了更高的要求。现代电子设备与外部世界的连接日益紧密，因此，在互联系统中，需要小型化、高能效的模拟子系统来感知和测量“真实世界”。由于环境数据的变化通常是渐进的，设计目标也往往会趋于分散。
高效的嵌入式系统是通过将系统划分为不同的速度域来实现的，并使用桥接器将高速处理器与系统中模拟子系统所在的其他部分连接起来。随着 I3C 成为高速芯片间通信的事实标准接口，工程师必须选择能够充分满足数字领域日益增长的高性能需求，同时保持高模拟精度的先进微控制器，以满足下一代设计的需求。
关于作者
格雷格·罗宾逊是8位MCU业务部门的企业副总裁，在半导体行业拥有超过30年的经验。他于1995年加入Microchip Technology公司，在此期间，罗宾逊在公司担任过多个不同的职位。他的职业生涯始于产品/测试工程师，之后多年专注于运营、汽车应用工程、销售管理和市场营销，这使他对Microchip的不同职能领域有了独特的见解。罗宾逊拥有华盛顿州立大学电气工程学士学位和技术管理工商管理硕士学位。.
